DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Nombre en Inglés: CHEMICAL PROCESSES CONTROL Código UPM: 565000473 MATERIA: CRÉDITOS ECTS: 6 CARÁCTER: ASIGNATURA DE TECNOLOGÍA ESPECÍFICA IMPARTIDA EN LA EUITI TITULACIÓN: GRADUADO EN INGENIERÍA QUÍMICA TIPO: OBLIGATORIA CURSO: CUARTO SEMESTRE: SÉPTIMO CURSO ACADÉMICO 2013-2014 PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero - Junio IDIOMA IMPARTICIÓN Sólo castellano Sólo inglés Ambos GUÍA DE APRENDIZAJE Página 1 de 11
DEPARTAMENTO QUÍMICA INDUSTRIAL Y POLÍMEROS COORDINADOR Manuel Ramón CUBEIRO VÁZQUEZ PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO DESPACHO Correo electrónico M.Ramón Cubeiro Vázquez A-318 manuelramon.cubeiro@upm.es José Luis Montero de Juan A-319 jl.montero@upm.es Evangelina Atanes Sánchez A-215 evangelina.atanes@upm.es Antonio Nieto-Márquez Ballesteros A-215 antonio.nieto@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS Recomendable haber cursado anteriormente las asignaturas Operaciones Básicas de Ingeniería Química I y Reactores Químicos. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 2 de 11
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CE 22 CG 1 CG 2 CG 3 CG 4 CG 5 CG 6 CG 7 Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos químicos. Conocer y aplicar los conocimientos de ciencias y tecnologías básicas a la práctica de la Ingeniería Industrial. Poseer la capacidad para diseñar, desarrollar, implementar, gestionar y mejorar productos, sistemas y procesos en los distintos ámbitos industriales, usando técnicas analíticas, computacionales o experimentales apropiadas. Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar, formular y resolver problemas en contextos amplios, siendo capaces de integrarlos trabajando en equipos multidisciplinares. Comprender el impacto de la ingeniería en el medio ambiente, el desarrollo sostenible de la sociedad y la importancia de trabajar en un entorno profesional y responsable. Comunicar conocimientos y conclusiones, tanto de forma oral como escrita, a públicos especializados y no especializados de modo claro y sin ambigüedades. Poseer las habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando a lo largo de toda la vida para un desarrollo profesional adecuado. Incorporar las TIC y las tecnologías y herramientas de la ingeniería industrial en sus actividades profesionales. Conocimiento Análisis Aplicación Conocimiento Aplicación Análisis Síntesis Análisis Síntesis Análisis Síntesis Aplicación Aplicación Código RA-01 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos químicos. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 3 de 11
CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Tema 1: Introducción y definiciones Tema 2: Instrumentos de medición de la variable presión Tema 3: Instrumentos de medición de la variable temperatura Tema 4: Instrumentos de medición de la variable caudal Tema 5: Instrumentos de medición de la variable nivel Tema 6: Elementos finales de control APARTADO Generalidades: Terminología usual, parámetros, simbología de instrumentos y lazos. Clasificación de instrumentos. Por Función. Por Variable de Proceso. Instrumentos de medida de la variable Presión Características de mantenimiento, calibración y validación. Presiones manométrica, absoluta y diferencial. Indicadores locales de presión. Presostatos: clases y funciones. Transmisores, transductores. Instrumentos de medida de la variable Temperatura Características de mantenimiento, calibración y validación. Indicadores locales de Temperatura (termómetros). Termopares. Termoresistencias. Termistores. Pirómetros. Termostatos Instrumentos de medida de la variable Caudal Características de mantenimiento, calibración y validación. Medidores de presión diferencial, área variable, de velocidad, de fuerza, de tensión inducida, de caudal másico. Instrumentos de medida de la variable Nivel Características de mantenimiento, calibración y validación. Indicadores, interruptores y transmisores de nivel. Válvulas de control: Tipos, componentes y accesorios. Actuadores. Motores. Servomotores. Relés. Selección de válvulas. Indicadores de logro relacionados GUÍA DE APRENDIZAJE Página 4 de 11
Tema 7: Regulación automática Regulación automática: Características. Sistemas de control electrónicos. Lazo de control básico. Tipos de regulación: Todo/Nada, P, PI, PD. PID. Tema 8: Modelización del comportamiento dinámicos de procesos químicos Tema 9: Análisis de la dinámica de procesos químicos. Simulación en lazo abierto Tema 10: Simulación dinámica de sistemas en lazo cerrado Obtención de modelos matemáticos dinámicos. Linealización de modelos. Funciones de transferencia. Diagramas de bloques. Dinámica de sistemas de primer y segundo orden. Parámetros característicos. Otras respuestas: tiempo muerto, procesos integradores, con respuesta inversa, procesos de orden superior. No linealidad de procesos químicos. Estabilidad. Diseño de sistemas de control en realimentación. Función de transferencia en lazo cerrado. Estabilidad del lazo de control. Sintonización de controladores. Ejemplos de control de procesos químicos más importantes. LO-03,, LO-05 y LO-03,, LO-05 y LO-03,, LO-05 y PRÁCTICAS DE INSTRUMENTACION Y CONTROL Práctica 1C Tarjetas de adquisición de datos: instalación, descripción y calibrado Práctica 2C Práctica 3C Práctica 4C Práctica 5C Práctica 6C Práctica 1S Práctica 2S Práctica 3S Práctica 4S Práctica 5S Control del encendido y apagado de un LED. Relé optoacoplado. Control PID analógico del nivel de un depósito o de temperatura Ajuste de los parámetros de regulación PID Sensor de temperatura LM35. Control digital del temperatura Adquisición de datos y control por el puerto USB PRÁCTICAS DE SIMULACIÓN Y CONTROL LO-03,, LO-05 y Introducción a los programas de simulación Dinámica de procesos químicos en lazo LO-03,, LO-05 y abierto I. Dinámica de procesos químicos en lazo LO-03,, LO-05 y abierto II. Modelos empíricos de procesos químicos en LO-03,, LO-05 y lazo abierto. Obtención de funciones de transferencia Dinámica de procesos químicos en lazo cerrado. Sintonización de parámetros PID. LO-03,, LO-05 y GUÍA DE APRENDIZAJE Página 5 de 11
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA CLASES PROBLEMAS PRÁCTICAS La explicación teórica o lección magistral es la técnica didáctica que identifica profesionalmente al profesor y consiste en la exposición oral de un tema, con el propósito de aportar información, generar la comprensión y estimular el interés. Aprendizaje basado en problemas Se pretende la aplicación práctica de los conceptos aprendidos en clase de teoría. Para ello se realizarán Prácticas de Control de procesos (6 ), y Prácticas de Simulación de la dinámica de procesos químicos en lazo abierto y cerrado, utilizando herramientas comerciales de Simulación (5 ). TRABAJOS INDIVIDUALES TRABAJOS EN GRUPO TUTORÍAS EÁMENES Se realizará un trabajo individual sobre Instrumentación de Procesos Químicos. Estudio de casos: se realizará 1 trabajo en grupo (2 alumnos) de Modelado y Simulación de un proceso químico. Se plantean en dos niveles: - Consulta tradicional sobre dudas de aspectos teóricos, prácticos o experimentales de la asignatura. - Soporte para la preparación de los trabajos individuales y estudio de casos. Examen final: El alumno prepara todo el contenido de la asignatura. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 6 de 11
RECURSOS DIDÁCTICOS A. CREUS. Instrumentación Industrial. Marcombo. 2010. BIBLIOGRAFÍA P. OLLERO de CASTRO; E. FERNÁNDEZ CAMACHO. Control e instrumentación de procesos químicos. Síntesis 1997 J. ACEDO SÁNCHEZ. Control avanzado de procesos, teoría y práctica. Díaz de Santos 2003 C.A. SMITH; A.B. CORRIPIO. Control automático de procesos. Teoría y práctica. Ed. Limusa. 2001. B.W. BEQUETTE. Process Control. Modeling, design and simulation. Ed. Prentice Hall. 2003. W.L. LUYBEN. Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers. McGraw Hill International, 1990. D.M. HIMMELBLAU, K.B. BISCHOFF. Análisis y simulación de procesos. Ed. Reverté. 1992. http://www.anque.es/(revista Química e Industria) http://www.alción.es/ http://www.isa-spain.org RECURSOS WEB http://www.controlguru.com http://www.ecosimpro.com http://www.ni.com http://www.aspentec.com http://www.kainos.es Laboratorio de Control e Instrumentación-EUITI Aula Docencia Informática-EUITI EQUIPAMIENTO Programas de Simulación Dinámica: Control Station, Matlab-Simulink, EcosimPro, Promax Programa GeniDAQ/ADAMView Plataforma Moodle UPM GUÍA DE APRENDIZAJE Página 7 de 11
CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA MES QUINCENA ACTIVIDADES AULA LABORATORIO/ AULA INFORMÁTICA TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN OTROS 1ª Temas 1 y 8 Septiembre 2ª Temas 2 y 8 Prácticas Instrumentación 1-2 Octubre 1ª 2ª Temas 3 y 9 Temas 4 y 9 Prácticas Instrumentación 3-4 Prácticas Instrumentación 5-6 Noviembre 1ª Tema 9 Prácticas Simulación 1-2 Exposición de trabajos de Instrumentación/ 2ª Temas 5 y 10 Prácticas Simulación 3-4 1ª Temas 6 y 10 Prácticas Simulación 5 Diciembre 2ª Temas 7 y 10 / Entrega caso práctico de GUÍA DE APRENDIZAJE Página 8 de 11
MES QUINCENA ACTIVIDADES AULA LABORATORIO/ AULA INFORMÁTICA TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN simulación OTROS Enero 1ª Temas 7 y 10 Examen laboratorio Instrumentación y Simulación 2ª Exámenes GUÍA DE APRENDIZAJE Página 9 de 11
SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN Ref INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA: LO-01 Comprender los principios de funcionamiento, ventajas e inconvenientes de los instrumentos de medida de las variables de RA-1 proceso más frecuentes LO-02 Aplicar dicho conocimiento a la selección de instrumentos de acuerdo a las especificaciones técnicas RA-1 LO-03 Conocer los conceptos, elementos y variables del control automático de procesos. RA-1 Aplicación práctica de dichos conocimientos a procesos químicos. RA-1 LO-05 Aprendizaje de metodologías de modelado y simulación dinámica de procesos químicos RA-1 Aplicación práctica de dichas metodologías al control automático de dichos procesos. RA-1 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 10 de 11
EVALUACIÓN SUMATIVA (ACUMULATIVA) BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN Prácticas Instrumentación* Periodo lectivo Laboratorio 10% Prácticas de Simulación* Periodo lectivo Laboratorio 10% Trabajos Instrumentación Periodo lectivo Aula 10% Estudio de casos de Simulación Periodo lectivo Aula 10% Prueba final (evaluación continua) Fin periodo lectivo Aula 60% Prueba final (para opción solo examen final) Fin periodo lectivo Aula 80 % CRITERIOS DE CALIFICACIÓN a) Es condición imprescindible para aprobar la asignatura la asistencia y superación de las de los laboratorios. La calificación obtenida en dichas se conserva para cursos posteriores.* b) Los estudiantes obtendrán una calificación final en el intervalo de puntuación comprendida entre 0 y 10. La asignatura se considera superada con una nota igual o mayor que 5.0 puntos. - c) La asignatura consta de dos partes con igual peso en la calificación: Instrumentación (Temas 1-7) y Simulación (temas 8-10). Puede aprobarse una de las partes si la calificación final de la misma alcanza el 50% de la calificación máxima. La calificación de la parte aprobada se conserva durante el curso académico. d) La asignatura se evalúa mediante examen final presencial (60% de la calificación) y a través de la realización de actividades programadas: Prácticas Instrumentación (10%) y trabajos de Instrumentación (10%); Prácticas Simulación (10%) y Estudio de casos de simulación (10%). e) El examen presencial final consta de dos partes de igual peso: Instrumentación y Simulación. Cada parte puntuará de 0 a 5 puntos. Para superar la asignatura cada parte debe tener un mínimo de 2 puntos sobre 5. f) Para los alumnos que no opten por evaluación continua el examen final presencial supone el 80% de la nota. Se aplican los apartados a), b), c) y e). GUÍA DE APRENDIZAJE Página 11 de 11